6.06 – Regolazione espressione genica

6.06 – Regolazione espressione genica

ultima modifica: 31/12/2024

Espressione Genica nei Procarioti

Nei procarioti, la regolazione genica è essenziale per l’adattamento alle variazioni ambientali e per ottimizzare l’uso di risorse energetiche e materiali. La regolazione avviene principalmente a livello trascrizionale ed è basata sul funzionamento di unità regolatrici chiamate operoni.

1. Struttura di un Operone:
   • Promotore: Sito di attacco della RNA polimerasi.
   • Operatore: Sequenza regolatoria che agisce da “interruttore” per la trascrizione.
   • Geni strutturali: Codificano le proteine coinvolte nella stessa via metabolica.
   • Gene regolatore: Codifica una proteina regolatrice (repressore o attivatore).
2. Tipi di Operoni:
   • Operoni inducibili (es.: operone lac):
     • Normalmente spenti.
     • Richiedono un induttore per inattivare il repressore e consentire la trascrizione.
     • Es.: In presenza di lattosio, il repressore viene inattivato e i geni strutturali per la beta-galattosidasi sono trascritti.
   • Operoni reprimibili (es.: operone trp):
     • Normalmente accesi.
     • Richiedono un corepressore (es.: triptofano) per attivare il repressore e bloccare la trascrizione.
3. Controllo positivo e negativo:
   • Controllo negativo: Il repressore impedisce la trascrizione.
   • Controllo positivo: Una proteina attivatrice facilita il legame della RNA polimerasi al promotore.

Espressione Genica negli Eucarioti

Negli eucarioti, la regolazione dell’espressione genica è più complessa per via delle maggiori dimensioni e organizzazione del genoma, nonché della specializzazione cellulare e dello sviluppo embrionale.

1. Livelli di Regolazione:
   • Controllo della trascrizione:
     • Complessi di proteine regolatrici, come fattori di trascrizione e enhancers, modulano l’attività della RNA polimerasi.
   • Controllo della maturazione degli mRNA:
     • Processi come splicing alternativo, capping e poliadenilazione influenzano la stabilità e la traduzione degli mRNA.
   • Controllo del trasporto dell’mRNA:
     • Solo gli mRNA maturi e correttamente modificati vengono trasportati dal nucleo al citoplasma.
   • Controllo della traduzione:
     • Fattori citoplasmatici regolano l’inizio e l’efficienza della sintesi proteica.
   • Controllo della degradazione delle proteine:
     • Proteine non funzionali o obsolete vengono eliminate tramite il sistema ubiquitina-proteasoma.
2. MicroRNA (miRNA):
   • Definizione: Piccoli RNA (20-23 nucleotidi) che regolano l’espressione genica post-trascrizionale.
   • Meccanismo d’azione:
     • Si legano a mRNA bersaglio con sequenze parzialmente complementari, bloccando la traduzione o inducendo il silenziamento genico.
   • Ruolo biologico:
     • Regolano lo sviluppo e la specializzazione cellulare.
     • Sono studiati per il loro potenziale uso terapeutico in malattie come infezioni virali e cancro.

Dunque, riportando in una tabella le differenze, otteniamo:

Osservazione: Implicazioni Biologiche

La regolazione genica selettiva garantisce:

• Nei procarioti: Efficienza energetica e adattamento rapido.
• Negli eucarioti: Specializzazione cellulare, sviluppo embrionale, e risposta a stimoli ambientali complessi.